一種固態發酵納豆膠的方法

2024-01-27 14:53:15

專利名稱：一種固態發酵納豆膠的方法
技術領域：
本發明涉及固態發酵納豆膠的方法，更具體地，本發明涉及一種適合於大規模、低成本的利用固態發酵生產納豆膠的方法。
背景技術：
納豆膠(Natto Gum)，是由D-穀氨酸和L-穀氨酸通過Y羧基連接而成的生物高分子材料，又稱為聚Y穀氨酸(poly-gamma-glutamic acid)由於其具有眾多獨特的物理、化學及生物學功能，因而在化妝品、環保、食品、醫藥、農業及化工行業具有非常廣泛的應用。在能源緊張，環境壓力巨大的當今世界是一種具有戰略意義的新材料，產業界急需一種能夠大規模低成本生產納豆膠的方法。現有的工業化生產納豆膠的方法均是液體發酵，但是液體發酵具有能耗高，投資大，廢液處理難度大等缺點。固態發酵是一種投資小、能耗低、無廢液產生的極為環保的發酵技術。當前固態發酵納豆膠的方法在國內也有報導，但這些方法存在諸多不足，僅適合於在實驗室小規模製備，不能應用於大規模工業化生產。例如，CN1718735A和沙長青等的文獻(中國生物工程雜誌，24卷10期)提及了一種利用納豆芽孢桿菌固體發酵生產多聚穀氨酸的方法，該方法組成包括將大豆預處理，接種納豆芽孢桿菌，其特徵是通過攪拌使納豆芽孢桿菌均勻的分布在大豆的表面，在三角瓶中恆溫保溼1-2晝夜，用生理鹽水攪拌提取納豆芽孢桿菌分泌在大豆表面的Y-多聚穀氨酸。但是以上文獻所公開的方法，存在原材料單一，培養規模小(參見實施例中大豆的用量僅為IOOOg)的缺點，遠遠不能滿足工業化生產的要求；而且該方法還需要對固體發酵培養基主要成分大豆進行精選，對於固體發酵培養基的要求很高，造成固體發酵培養基的成本過高。Xu Jian (Process Biochemistry 40 (2005), 3075-3081)等報導的固態發酵方法在發酵配方上有了改進，但其方法依然只能在250毫升三角瓶中發酵，每瓶只能裝料20克。專利申請號為200510091813的專利文獻(一種利用農副產品固體發酵低成本生產Y _聚穀氨酸的方法)中描述了利用搖瓶、淺盤和固體發酵罐固態發酵納豆膠的方法，但淺盤培養比搖瓶培養的產量有所提高，但需要大量的人力，操作方法原始，使用固體發酵罐投資大，而且發酵過程中發酵原料粘聚成團，生產效率低，操作難度大，同樣不適合大規模生產。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，克服現有的通過固態發酵生產納豆膠的方法規模小、成本高很難滿足工業化生產的要求的缺陷，提供一種新的固態發酵納豆膠的方法，該方法生產規模大、生產成本低。為了解決上述的技術問題，本申請提供以下的技術方案
I. 一種固態發酵納豆膠的方法，其中，把能夠通過發酵產生納豆膠的物質與疏鬆成分混合均勻，進行發酵，所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與疏鬆成分的一次投料量的總重量為I噸以上。其中，優選地，疏鬆成份在發酵體系中的比例在5-70重量％，優選範圍在5-50重量％。所謂一次投料量是指，在固態發酵納豆膠的方法中，每一批的投料量，或者說是一次發酵量。本發明的一次投料量的總重量在I噸以上，說明了本發明在一次發酵過程中，發酵規模大，也說明了本發明的發酵規模已經遠遠大於現有技術中的發酵規模。
2.根據I所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，所述疏鬆成選自穀殼、麩皮、花生殼、棉籽殼、乾草、枯葉以及塑料中的至少一種。3.根據I所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，具體實現方式是把所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與所述疏鬆成分混合均勻之後，堆積成圓錐體形，所述圓錐體上設置通氣孔道，並進行發酵，所述通氣通道通入到圓錐體的內部。其中，優選地，圓錐體的高度優選不超過5米，更優選高度不超過I. 5米；圓錐體下底面(即，底面)圓形直徑優選不超過10米，更優選不超過2米。優選地，通氣孔道的橫截面直徑不超過20釐米，優選不超過5釐米。這樣設置的優點在於，可保持適當的溫度和溼度。當然，對於通氣孔道的橫截面直徑的優選方式，並不限於圓錐體的堆積形態，也適用於其他形式的堆積形態，例如長方體、正方體、圓柱體、圓臺體等。圓錐體的堆積方式最為優選，原因在於，操作方便，不需要其它設施。4.根據3所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，除了圓錐體的底面之外，在圓錐體表面上設置通氣通道。5.根據4所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，在對準所述通氣通道的位置上設置有吹風設備。6.根據I所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，具體的實現方式是把所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與所述疏鬆成分混合均勻之後，堆積，堆積的厚度為2cm(釐米) 100cm，發酵過程在房間、通風發酵槽或者圓盤制曲機中進行。其中，優選地，堆積的厚度為IOcm 50cm。7.根據I所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，具體的實現方式為把所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與所述疏鬆成分混合均勻之後，堆積，堆積的厚度為2cm 100cm,進行發酵。8.根據I 7中任意一項所述的固態發酵納豆膠的方法，其中，所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質為豆柏、豆渣、豆餅粉、花生柏、苜蓿、瓜爾豆柏。中的至少一種。本發明還提供一種納豆膠，SP，9.根據I 8中的任意一項所述的固態發酵納豆膠的方法所製備的納豆膠。本發明通過在能夠通過發酵而產生納豆膠的物質中添加疏鬆成份以增加發酵體系的疏鬆度，利於通氣和散熱，能夠實現大規模地發酵和生產納豆膠。其中，值得一提的是，在同時疏鬆成分、通氣孔道和吹風設備的技術方案中，具有通過疏鬆成分、通氣孔道和吹風設備的合作協同作用，能夠取得更加優異的通風、散熱效果，因而可以實現更大規模的發酵，以製備納豆膠。
具體實施例方式本發明提供了一種固態發酵納豆膠的方法及其一種納豆膠。下面結合實施例進一步說明本發明。本發明的實施例只是為了更加明晰地說明本申請的技術方案，並不能夠用於限定本申請的保護範圍。實施例中的發酵原料就是能夠通過發酵得到納豆膠的物質。 實施例I將作為發酵原料的豆柏800公斤、作為疏鬆成份的穀殼200公斤，以及I噸水，混合均勻，經過蒸汽高溫蒸煮滅菌後放料，滅菌條件為飽和蒸汽壓力為I. 2 I. 4MP，維持30分鐘，把放料出來的物質的溫度降到40-50°C。將菌液(菌液培養基一般為適合細菌生長的LB培養基，菌體濃度用分光光度計檢測，0D600為I. 0)均勻噴灑到放料出來的物質上，混合均勻後平鋪到清潔地面，厚度10釐米，在發酵層上插溫度計，房間溫度保持37°C及50%以上的溼度，發酵45小時。發酵期間經常觀察溫度計，超過45°C則需要翻料和房間通風，防止溫度過高。發酵結束時，發酵所得到的物質應變粘，並有大量拉絲出現。實施例2將作為發酵原料的豆渣800公斤、作為疏鬆成份的穀殼200公斤，以及800公斤水，混合均勻，經過蒸汽高溫蒸煮滅菌後放料，滅菌條件為飽和蒸汽壓力為I. 2 I. 4MP，維持30分鐘，把放料出來的物質的溫度降到40-50°C。將菌液(菌液培養基一般為適合細菌生長的LB培養基，菌體濃度用分光光度計檢測，0D600為I. 0)均勻噴灑到把放料出來的物質的上混合均勻後鋪到通風發酵槽上，厚度25釐米，溫度超過45°C，通風製冷，使料溫保持370C -40°C，發酵期間需要補水或通水蒸汽，保持發酵的物料的溼度(保持溼度在50%以上)，發酵40小時。發酵的物料變粘，有大量拉絲出現時發酵停止。實施例3將作為發酵原料的豆柏800公斤、作為疏鬆成份的穀殼200公斤，以及I噸水，混合均勻，經過蒸汽高溫蒸煮滅菌(滅菌條件為飽和蒸汽壓力為I. 2 I. 4MP，維持30分鐘)後放料，原料溫度降到40-50°C。將菌液(菌液培養基一般為適合細菌生長的LB培養基，菌體濃度用分光光度計檢測，0D600為1.0)均勻噴灑到原料上混合均勻後鋪到圓盤制曲機中，厚度25釐米，溫度控制在37°C -45°C，溫度過高時需要通風製冷，期間需要補水或通水蒸汽，保持料層溼度(保持溼度在50%以上)，發酵40小時。原料變粘，有大量拉絲出現時發酵停止。實施例4將發酵原料(經水浸泡24小時的大豆)800公斤、疏鬆成份穀殼200公斤，以及I噸水，混合均勻，經過蒸汽高溫蒸煮滅菌(滅菌條件為飽和蒸汽壓力為I. 2 I. 4MP，維持30分鐘)後放料，原料溫度降到40-50°C。將菌液(菌液培養基一般為適合細菌生長的LB培養基，菌體濃度用分光光度計檢測，0D600為1.0)均勻噴灑到原料上混合均勻後鋪到圓盤制曲機中，厚度25釐米，溫度超過45°C，通風製冷，使料溫保持37°C以上，期間需要補水或通水蒸汽，保持料層溼度(保持溼度在50%以上)，發酵40小時。原料變粘，有大量拉絲出現時發酵停止。實施例5將發酵原料豆渣600公斤、麩皮200公斤，疏鬆成份穀殼100公斤，花生殼100公斤以及I噸水，混合均勻，經過蒸汽高溫蒸煮滅菌(滅菌條件為飽和蒸汽壓力為I. 2 I. 4MP，維持30分鐘)後放料，原料溫度降到40-50°C。將菌液(菌液培養基一般為適合細菌生長的LB培養基，菌體濃度用分光光度計檢測，0D600為I. 0)均勻噴灑到原料上混合均勻。均分成六份，每份堆積成圓錐形，每個圓錐形頂部插一個溫度儀，圓錐體表面用木棍插出6-8個通氣孔道，通氣孔道的橫截面直徑為2釐米。。圓錐體表面用滅過菌的溼棉布覆蓋。溫度超過45°C需要翻料散熱，發酵100小時，原料變粘，有大量拉絲出現時發酵停止。根據本發明方法，可 以工業化生產納豆膠。
權利要求
1.一種固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，把能夠通過發酵產生納豆膠的物質與疏鬆成分混合均勻，進行發酵， 所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與疏鬆成分的一次投料量的總重量為I噸以上。
2.根據權利要求I所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，所述疏鬆成分選自穀殼、麩皮、花生殼、棉籽殼、乾草、枯葉以及塑料中的至少ー種。
3.根據權利要求I所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，具體實現方式是 把所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與所述疏鬆成分混合均勻之後，堆積成圓錐體形，所述圓錐體上設置通氣孔道，並進行發酵， 所述通氣通道通入到圓錐體的內部。
4.根據權利要求3所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，除了圓錐體的底面之外，在圓錐體表面上設置通氣通道。
5.根據權利要求4所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在幹，在對準所述通氣通道的位置上設置有吹風設備。
6.根據權利要求I所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，具體的實現方式是 把所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與所述疏鬆成分混合均勻之後，堆積，堆積的厚度為2cm 100cm，發酵過程在房間、通風發酵槽或者圓盤制曲機中進行。
7.根據權利要求I所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，具體的實現方式為 把所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與所述疏鬆成分混合均勻之後，堆積，堆積的厚度為2cm 100cm,進行發酵。
8.根據權利要求I 7中任意一項所述的固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質為豆柏、豆渣、豆餅粉、花生柏、苜蓿、瓜爾豆柏中的至少ー種。
9.根據權利要求I 8中的任意一項所述的固態發酵納豆膠的方法所製備的納豆膠。
全文摘要
本發明提供一種固態發酵納豆膠的方法。該方法包括如下步驟一種固態發酵納豆膠的方法，其特徵在於，把能夠通過發酵產生納豆膠的物質與疏鬆成分混合均勻，進行發酵，所述能夠通過發酵產生納豆膠的物質與疏鬆成分的一次投料量總重量為1噸以上。根據本發明方法，可以工業化生產納豆膠，並且本發明的方法生產規模大、生產成本低。
文檔編號C08G69/10GK102649972SQ20111004410
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者王燕麗, 胡展 申請人:浙江長三角生物技術股份有限公司